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TC-10

トーヨー株式会社のガラスカッターヘッド。型番はTC-10
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トーヨー産業の頁によるとロングセラーだそうだけれど、実際、手元にあるもう一つは大昔に買った物だ。
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今のと比べると、型番の刻印が反対の面にあり、そしてフォントも少しばかり違っている。

by ZAM20F2 | 2019-10-16 06:59 | 物系 | Comments(0)

コストダウン……

アレンキー(六角レンチ)は方向不明になりやすい。使ったら、すぐにセットに戻さないとあっという間に方向不明になる。よく使うやつほど持ち出す頻度も高いので、すぐに行方不明になる。

というわけで、方向不明になったアレンキー、何年も使っていたあたりを気にしていても見つからないので、同じメーカーの単品を売っているのを発見して取り寄せた。
そして、マーフィーの法則が発動して、方向不明の物が数年の時を経て発見されてしまった。

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梨地仕上げの方が、取り寄せた品。もう少し拡大すると
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と刻印されていた銘柄が、安っぽい印刷になっている。なんか、梨地も安っぽく見えてしまう。
by ZAM20F2 | 2019-08-07 05:59 | 物系 | Comments(0)

高演色LEDをRaとTM-30-15で評価する

せっかくTM-30-15の測定ができるようになったので、高演色LEDも測定してみることにした。現在使われている演色性評価は国際照明委員会(CIE)の平均演色評価指数(Ra)である。Raでは評価対象である光源で、8種類の評価用の色彩を照らした時に、評価対象の光源と色温度が同じ参照光源に対して、どの程度変化が生じるかを示す指数になる。Raを測定する機器では、Raの値とともに、1番から15番までの色に対する色味の一致度が表示されるものが多いが、ここで、注意しなければならないのはRaの計算には1~8までの8つしか使われていないということ。LED電球では9番目の赤が足りていないことが多いのだけれども、赤が出ていなくてもRa値には反映していない。
この1点からも、Raだけでは演色性評価として十分ではなさそうなのが明白だと思う。また、Ra値が同じだとしても、色味は赤色方向にも、青色方向にも、それ以外の方向にもずれてしまうので、同じRaの光源を揃えても、照明としては不揃いのものになり得る。
もう少し細かい話をするとRaの計算に用いる参照光源は、色温度5000Kを挟んで不連続に変化する。このため、ほぼ同じスペクトル分布の光源でも色温度が5000Kより少し上か下かでRa値が異なる可能性がある(たとえば、完全な黒体放射光源があると、5000K以下だとRa値は100になるが、以上になると100にならなくなる)。

TM-30-15では参照とする色彩は8種類から99種類に増やしている。また、その中には原色に近い色も含まれている。このため、赤が不足しているLEDでは、その部分が引っかかる。また、参照光源は色温度とともに、ある範囲でなだらかに変化していくようになっていて、不連続の問題は生じない。

TM-30-15にはRfとRgの二つの指数がある。RfはRaと同様に最大値が100となる指数で色の再現性を示す。これが100に近いほど参照光源と同じ色味になる。Rgは彩度を示す指数でこれは、(100-Rf)程度の範囲で100を挟んで変動する。この値が100以下の場合は、参照光源に比べて彩度がおちる。そして、100以上の場合はより鮮明な色彩となる。
ただし、この2つでは類似度と彩度は示せても、緑が青方向に転げるといった色味変化は示せない。そこで、TM-30-15では色味の変化を示すベクトル図が用意されている。標準光源での色味からどちらにずれているかを図として示したもので、これにより、部分的な彩度の範囲も含めて全体の感じを半定量的に理解できる。

測定したのはUniPoで扱っているYUJILEDS。
まず、青色励起の昼光色タイプ。
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Ra値は95は出ている。
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TM-30-15だとRfは86。図を見ると青が強くて緑あたりが弱くなっている。図はかなり凸凹している。青が強く出ているのはRaの12番の値が悪いことに対応している。しかし、上に触れたようにRaは8番までの平均なので、青色が強すぎて12番が悪いことは反映していない。

続いて青色励起の電球色。
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こちらはRa96。
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Rfは87。色温度に対して黄色あたりが弱そうな感じだ。

LEDは青色励起より紫励起の方が、より演色性が良くなる。続いては紫励起タイプ。
まずは昼光色タイプ。
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Raは98。
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こちら、Rfも98となっている。当然、Rgもほぼ100だ。図を見てもほぼ丸くなっている。

電球色タイプの方は
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Raは95.
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青色励起程度の値となっているのだけれど、Rfは92と青色励起より秋あらkに良くなっている。色味変化もなだらかだ。

ついでにCCSの自然色LED電球も測定してみた。スペクトルからすると、これも紫励起。
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Raは97。
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そしてRfは94。こちらも、色味のずれはなだらかで青色励起より素直になっている。

青色励起と紫励起を比較すると、Raの値で見るよりは、TM-30-15の方が紫励起の素直さが伝わってくる。Raの表示では青や赤の値が悪いのが、強すぎるのか弱すぎるのかがわからないけれども、TM-30-15のグラフなら、そこもはっきりする。さらに色味変化方向み見られる点が優れている。



by ZAM20F2 | 2019-06-16 10:44 | 物系 | Comments(0)

IES TM-30-15

楢ノ木技研さんのezSpectraのソフトがバージョンアップしてIES TM-30-15が表示されるようになった。ベータ版だけれども、早速ダウンロードして試してみた。

とりあえず蛍光灯を測ってみる。
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これは、普通のRaの表示。IES TM-30-15にすると、
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と、色味に対する光の偏りが見安くなる。この図では直交座標系だけれども、極座標表示の芸もある。
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続いて、LED
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Raは蛍光灯とほぼ同じなんだけれども、色再現も色飽和も低く出ている。

そして、豆電球
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さすがに丸々としている。

by ZAM20F2 | 2019-06-11 07:46 | 物系 | Comments(0)

ストロボメモ

ストロボを焚く回路には東芝のTLP241Aを使っている。秋月さんで1個130円の品だ。
この品を選んだのは、最大許容電流値が多きかったため。立ち上がり時間が他の品より少し長めなんだけれど、タイミングの揺れさえなければOKかなと考えた次第。
とりあえず、この品とOlympusのTパワーコントローラ(フィルムカメラのシステム)を組み合わせて使っていた。異なるストロボも試そうとOlympusのT32に変えてみたら発光しない……。T32がおかしいのかと思ったけれど、カメラにつけると発光するし、また、結線を直接接触させると発光する。T32は2台あるので、もう一台も試したけれど、こちらも発光せず。TパワーコントローラとT32は同じ回路だと思っていたのだけれども、何かが違っているらしい。
TLP241AはON時の抵抗が1Ω以下でかなり低い方だと思うのだけれど、何が気に入らないのか分からない。他のストロボではどうかと試してみたけれど、他の2機種では文句を言わずに発光している。

ところで、異なるストロボを使ってみようとしたのは、発光時間の違いがあるだろうと思ったため。
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上の写真は、Tパワーコントローラで撮影したものだけれど、落下中の水滴が止まっていない。これでも、発光時間を短くするため、フルパワー発光ではなく1/4発光にしている。着水寸前では、1mm秒で約3mm移動しているはず。水滴の大きさは撮影倍率からザックリ見積もると5~6mm程度。ブレの量からすると、水滴は1mm弱は動いているので、ストロボの発光時間は300マイクロ秒程度かなと思う。
というわけで、もう一つのストロボ。こちらは、フルパワーの1/16発光。強度が弱いので、拡散板等は入れずの撮影。
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こちらは、中々綺麗に止まっている。発光時間は、かなり短そうだ。ついでにもう一枚。
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ほぼ同じ位置で止まっている。この他数枚もほぼ同じ場所で止まっているので、揺らぎはm秒程度以下。水滴が同じ場所に落ちる場合には、再現性はそれなりにありそうな気がする。

水滴の落下の安定性に関しては、スポイトの先が問題なのかと考えて、先の平らな注射針のようなものも試したのだけれど、水滴が横向きの速度をもって落ちていたりするのを見て、採用は見合わせた。前回との違いは、スポイトの先を疎水性にしようとしていたのを親水性にしようとしたこと。あと、スポイトの滴下を丁寧に行うようにしたこと。

タイミングの問題に関しては、未だ解決していない。スポイトの下から水面までが約39cm。スポイトの下から、ディテクターまでが約2.8cm。水滴の大きさが6mmとすると、落下する時の水滴の下端からディテクターまでが約2.2cm。落下にかかる時間は70m秒弱で、水面到着は210m秒後のはずだけれど、必要なdelayは225m秒程度。フォトリレーの遅れなどを考えると、delayは210m秒未満であって欲しいところだ。
by ZAM20F2 | 2019-05-03 09:20 | 科学系 | Comments(2)

検討中(II)


詰めなければならない事柄は色々あるものの、とりあえず、ミルククラウンのような物は撮れている。
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ただ、個人的にはミルククラウンより、その後に出てくる「こけし」の方が気に入っている。
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「こけし」液層がある程度の深さがないと出現しないっぽい。ミルククラウンは、液層が2mm程度の厚みの方が綺麗との情報もあるけれども、その厚さでは、こけしはあんまり成長しないかも知れない。

綺麗なミルククラウンは中々得られていないけれども、一応は、初期の目的にはたどり着いた感がある。システムがらみの詰めはそれとして、問題は、この先何をするかだ。

Webをあされば、ミルククラウンの写真はあふれている。また、高校の課題研究の定番ネタであるようで、様々な試みがなされている。

ただ……課題研究がらみのWeb情報を眺めながら少し気になっているのは、撮影システムは、動画撮影の切り出しか、人がタイミングを計ってシャッターを切っているのが多く、液滴の落下をモニターして、タイミングを合わせてフラッシュを焚くものは少ないこと。全く撮影できないよりは、どんな方法であれ、撮影できた方が先に進めるのは確かなんだけれど、世の中に簡単にシステム構築をできるものが存在しているのに、それが広まらずに素朴な手法が使われ続けているという状況は何かが間違っている。Arduinoの存在は中学生の研究を通して知った訳で、決して高校生にとって高度過ぎるということはない。このあたりに、高等学校の課題研究の課題の一つが転がっているような気がする。

閑話休題。高校の課題研究の心配をしていても何にもならない訳で、問題は、自分でこの先何をするかだ。そもそも、ミルククラウン撮りたいなというのは、単純に昔にやりたかったけれど、できていなかったことが、できそうであるのに気がついてやり始めたのだから、まあ、それなりの写真を撮って終わりにするのが素直なところなのだけれども、Webを漁ってみた範囲で、そもそも牛乳の何が良いのかというあたりが今ひとつはっきりしない。粘性と表面張力がパラメータになるらしいのだけれど、それなら、水にPVAでも混ぜて粘性を上げて、適当な界面活性剤で表面張力をコントロールしたものでも良さそうだ。というわけで、水じゃだめですか?方向に行きそうな気がする。


by ZAM20F2 | 2019-05-02 11:21 | 科学系 | Comments(0)

検討中

発光システムの方はOKとして、実際に液体を滴下するのにはスポイトを使うことにした。押さえがないと、落下位置が定まらないので、少しばかり思案して写真のようなものを用意した。
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最初は、厚さ5mmのアルミ板に穴を開けてと考えていたのだけれど、カメラ屋さんでより適当そうなプレートを見つけたので、そちらを採用。あとは、そこそこの穴があいたL字型プレートを用意した。

準備したスポイトは先端部の外形が4mmφ程度。根元の膨らみの直下が10mm弱。そこで、プラスチックの5mmと10mmのワッシャで2カ所で位置を固定することにした。

最初は、前のエントリーで出した、12mmワッシャーにセンサを取り付けた部品を使っていたのだけれど、センサをつけた位置が悪く、液滴が内側に接触したりしたため、改めてL字型金具にセンサを取り付けた部品を作って、そちらを使っている。

とりあえずのテスト撮影。やってみて、色々と問題が出ている。

スポイト下端から液面までの距離は約40cm。落下時間は約285ms。
スポイト下端からセンサまでの距離は約3~4cm。落下時間は85ms程度。
というわけで、センサが感じてから200msでストロボを焚けばよいのだけれど、実際に液滴が着水するのは230ms程度後。どこかで30ms程度狂ってしまっている。これが、タイミング150msとか言われると、回路か何かの遅延という印象だけれども、delayを長くする必要があるということは……、センサーに予知能力があるという話になりかねない。何かがおかしい。(上の長さの値が違っているのが一番ありそうな話だ。まじめにはからなくては……)
そして、繰り返しで同じタイミングにならないのでジッター(タイミング揺らぎ)があり、その
原因を抑える必要を感じている。

ジッターの原因は幾つか考えられる。一つは、ループを抜ける判断のタイミングの違い。これについては、Arduinoにはハードウェア割り込みのポートもあり、そこを使えばジッターは減らせそうな気がする。ただ、ハードウェア割り込みで呼び出したサブルーチンではdelayコマンドは使えないっぽい。そうなると、遅延を作るのに、forループを回すという古典的な芸が必要となるので、どうしたものかと思案している。
二つ目の可能性は、液滴自体の問題。タイミングだけでなく、液滴の着水位置も異なっていたりする。どうも、均一な液滴となっていない可能性が高い。もっとも液滴が均一でないことと、タイミングが合わないことの間には、もう一段の論理が必要となるので、ジッターの原因かは定かではない。

いずれにせよ、細かいところ、積めていく必要がある。

by ZAM20F2 | 2019-05-01 18:49 | 科学系 | Comments(0)

ちゃくちゃく

センサーの遮断でLEDの点灯はできたけれど、ストロボを焚けるかは別問題。というわけでストロボの点灯確認。
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物は、フィルムカメラ用のマクロストロボ。ストロボによっては、接点に結構な電圧がかかる物があるらしいけれども、とりあえず、この組み合わせでフォトリレーがだめになることもなかった。
続いて行ったことは、電源を本体から供給する配線への変更。手違いで本体に損傷を与えることを恐れて、外部電源を使って本体との結線は最少に抑えていたのだけれど、問題なく動くとなったら、外部電源はなしの方が取り回しがよい。
というわけで、ブレッドボードから電源を外した。LEDとフォトリレーの電源を本体から供給する必要があるので、その分の配線が増えている。
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あと、フォトセンサーを少し改造した。物のセンサーは幅が5mmで、その中を水滴を落とすのは調整が大変そうなので、もう少し幅を広くしたかった。というわけで、12mmのワッシャーに貼り付けてみた。
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センサーを鋸で2つに分けて、かなり適当に貼り付けたんだけれど、一応、動いている。
ハードの方はこんな感じだけれど、ソフトの方はというと、非常にシンプル。Arduinoのソフトは、初期設定のsetup部分と、繰り返しとなるloop部分を含んでいる。setup部分で、何番ピンを出力にするか入力にするかを指定して、出力はLEDや光リレーの電源なのでHIGHに設定している。
loop部分は何もしなくても繰り返し動作になるので、慣れていないと戸惑うこともあるのだけれど、ミルククラウンを何度も撮影する用途には楽な気がする。で、そのループ部分のメインの部分は
{
while(digitalRead(InpDet)==LOW){
}
delay(280);
digitalWrite(OutPin, HIGH);
というシンプルなもの。{}内は入力がLOWの間は繰り返しループで、液体が光を遮りHIGHになると、ループを抜ける。そして、280m秒の待ち時間を経て、フォトリレーをONにする。この後、液滴が連続して落ちたときに、発光が重ならないように2秒程度の不感時間をつけている。
ハードウェアで遅延回路を作るのに比べて、遙かに楽な話だ。

by ZAM20F2 | 2019-04-29 21:13 | 科学系 | Comments(0)

Prototyping, Tinkering, Patching

表題は前のエントリーの本の帯にあったArduinoの流儀から
とりあえず、そのあたりにあるものを再利用して適当に組み合わせて動くものを作ってみるといった感じの話。
ただ、それをやるためには、やりたいことが存在している必要がある。

宝箱のレビューを見ると、色々と作れたけれど、それだけだったというようなものがあったけれども、確かに、やりたいことなく買い込んだら、一通り作ってみても、その後はお蔵入りになる可能性も高いと思う。
この手の工作にしろ、プログラムにしろ、やりたいことがない限りは作ろうという気力は湧かないものだ。

さて、では、何をやりたくて買い込んだのかというと、ミルククラウンの撮影なのであった。
ミルククラウンはミルクの液滴をミルクの上に落とした時に生じるリング状の文様。でも瞬間しか生じないからタイミングよく撮影する必要がある。今なら、1秒に数百コマも撮影できるスマートフォンなんかもあるので、ぼーっと撮影して、ちょうど良いコマを拾い出せばよいのだけれども、そんなものがなかった時代には、滴下する液滴を検知して、水面に衝突するタイミングでストロボを焚いての撮影となる。

ミルククラウンの撮影は、昔からやってみたいものの一つなんだけれども、問題は、液滴の落下を検知してから、ストロボを焚くまでのタイミングを調整する遅延回路。大昔にはケンコーがシステムとして売っていたのだけれども、さすがにミルククラウンのためだけに買う気に離れず、また、回路図を眺めたこともあるけれども、あんまり作れる気がしなくて、そのままになっていた。

遅延回路がやりにくいのは、遅延をハードウェアで実現することなんだけれども、Arduinoを使えば、ソフトウエアで遅延ができる。つまり、遅延回路部分はArduinoに任せられるので、落下をとらえるセンサーと、ストロボの回路をONするスイッチに相当する部品さえあれば、望みのものができると考えた次第。
必要な部品は残念ながら宝箱にはなかったので、別途買い込んだ。
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奥に見えるのが透過型のフォトセンサー。溝の間に光が走っていて、何かがそこを通ると光が遮断されて検出する。手前の黒いのはフォトリレー。入力信号を入れると、内部でLEDが光って出力側の何かを照らして出射側が導通する仕組み。入力側と出力側が電気的に絶縁されているので、出力側に何かを入れてしまっても、入力側に繋がっているものが壊れる心配はない。
ブレッドボード上に配置してみた。
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ソフトと配線は、付録についていた「スイッチでLEDをON/OFFする」というものを参考に、つなげている。Tinkeringというやつだと思う。
これ、実は1.5台目。最初はひょろひょろしたケーブルで適当につなげていて、動作確認ができて、写真を撮る段になって、あまりにも見苦しいので、少しすっきりとさせた。電源はArduino本体から取ってもよいのだけれど、何かのミスで本体を壊すことを恐れて、別途外部電源に頼っている。この写真では外部導通を確認するLEDはひかっていないけれども、溝にものを入れてセンサーを動かすと、ちゃんとLEDが光る。PrototypingとしてはこれでOK.それにしても、随分と楽に、考えていたものが実現できるものだ。
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これで、一応は最低限必要な動作は確保できていると思う。とはいえ、遅延時間を書き換えるのに、いちいちPCからソフトを丸ごと書き換えないといけない。他の課題を探して、使えそうなのを拾ってきて組み入れるPatchingの作業が待っている。

by ZAM20F2 | 2019-04-26 07:56 | 物系 | Comments(1)

部品色々

Arduinoはオープンプラットフォームなので、いろいろなメーカーから互換基板が供給されている。本家の品でも数千円程度だけれど、互換基板は千円程度で入手できる。
とりあえず、互換基板を入手して、それから、やりたいことに必要な部品を揃えてというのが、正しい進め方なんだろうけれども、そのために時間を割く余裕があんまりなく、Webを調べていると、適当な部品とセットにしてマニュアルまでついているスターターキットがあるのに気がついて、とりあえずスターターキットを買い込んで見ようかなぁと思っていたら、某Webでスターターキットがタイムセール割引になっているのに行き会って、思わず買い込んでしまった。
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いろんなパーツが入っている。なかなか宝箱という感じだ。
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このあたりが基板本体。
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上の方は接続ケーブル。密かにステッピングモーターが見えている。その下には距離センサーやら何やらのパーツ。
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こちらは電源そのほか……。まだなんだかよく分かっていない部品類。
とりあえず、マニュアルに従って、配線をして、ついてきたソースコードを入れると動く。
そして、ソースコードを適当にいじると動作も変化する。とりあえずの入門用としては悪くないかもしれない。
by ZAM20F2 | 2019-04-24 07:16 | 科学系 | Comments(0)